摘要：为预防和控制舰艇舱室等密闭环境中甲苯的污染，以舰艇常用的一种非金属材料———长效防腐涂料作为实验样品，密封于实验箱中，在不同的温度条件下脱气，应用气相色谱法在90天的时间内对释放的甲苯浓度进行分析，并做曲线拟合与回归，总结出甲苯浓度随时间和温度变化的规律。
关键词：长效防腐涂料；非金属材料；温度；甲苯；规律
0.引言
甲苯[1]是一种毒性较强的物质，当环境中甲苯的浓度较高时，人体可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状，还可能出现眼结膜及咽部充血、头痛、头晕、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态蹒跚、意识模糊等症状；重症者可导致躁动、抽搐、昏迷。舰艇舱室是一个相对密闭的环境，舱内使用了大量的非金属材料，由于这些材料生产过程中以甲苯作为原料或材料成分，造成了非金属材料在使用过程中可能会释放出甲苯气体，这些气体在舱室狭小密闭的环境中会形成较高的浓度。目前舱室内主要采用活性炭对甲苯进行吸附，虽然活性炭对大多数物质有较好的吸附作用，但因为其表面是非极性的，而甲苯分子是一种极性分子，造成了其对甲苯的吸附容量很低[2-3]，从而使舰艇舱室中甲苯的污染比较严重。因此，探讨非金属材料中甲苯的释放规律，对于预防和控制舰艇舱室中的空气污染有着重要意义。
1.实验方法
1.1材料
选取舰艇常用的环氧树脂类长效防腐涂料作为实验材料，将其均匀涂刷在经过打磨处理的钢板上并在空气中放置一段时间晾干。
1.2仪器
GC-910型气相色谱仪(上海科创色谱仪器公司)；GC-918型色谱数据处理机(上海科创色谱仪器公司)；不锈钢密闭实验舱(0.2m3，2个，内有电加热棒，箱体设有气体采样口，用于取得舱内气体样品，如图1所示)；数字温控仪(0～100℃，上海华辰医用仪表有限公司)；接触调压器(0～250V，振华调压器厂)。
1.3色谱分析条件
柱温：80℃；汽化温度：150℃；检测温度：150℃；载气：高纯氮气；载气压力：0.06×106Pa；空气压力：0.06×106Pa；H2压力：0.02×106Pa；进样：1mL注射器。
1.4标准曲线的绘制
使用1mL注射器抽取标准甲苯样品(上海基量标准气体有限公司，4.2mg/m3)，分别稀释为原来的1、1/2、1/4、1/8倍，由此得到甲苯的标样曲线图(见图2)。
1.5实验过程
将涂有长效防腐涂料的钢板按舰艇舱室实际用量比密封在不锈钢密闭实验舱内，控制温度分别为35℃、45℃、55℃和65℃，保持湿度为30%～40%。每隔一定时间抽取实验舱内气体测量甲苯的浓度。
1.6定量及检测标准
采用外标法，以峰面积定量。
2.结果与讨论
对防腐涂料在不同温度下进行封舱，并定期测定实验舱中甲苯的浓度，得到一系列实验数据。对数据进行处理可得到以下结论。
2.1涂料释放甲苯浓度随时间的变化
图3、图4、图5、图6是不同温度条件下得到的甲苯浓度与时间的关系曲线(曲线的变化趋势采用数学公式进行拟合)。
结果表明：当脱气温度恒定时，涂料释放甲苯浓度与脱气时间的关系呈多项式增长曲线，但不同温度条件下浓度变化形式并不相同。在35℃、45℃时，涂料脱出的甲苯浓度呈2阶多项式增长，其增长速度较平缓；55℃时，甲苯浓度以三阶多项式增长，但浓度曲线出现了S状波谷现象；在65℃时，脱出的甲苯浓度呈一阶线性增长，脱气速度明显比35℃、45℃和55℃时快，说明较高温度可促进甲苯的脱出。对于55℃脱气时出现的S状波谷现象，推测其可能的原因是：密闭舱室内壁对甲苯有一定的吸附作用，较高温度下，涂料在初始阶段释放甲苯气体速率较大，而内壁对甲苯的吸附速率在此温度条件下较慢，开始阶段未能达到吸附平衡；随着脱气的进行，脱气速率逐渐下降而吸附作用仍在继续，使甲苯浓度的增加减缓，当吸附逐渐达到一定的平衡时，吸附气体量不再增加，甲苯浓度又逐渐升高。
2.2涂料释放甲苯浓度随温度的变化
通过分析不同温度下甲苯浓度的变化，发现在24天时甲苯的浓度比较稳定，因此在24天时对不同温度下涂料脱出甲苯的浓度进行比较，结果见图7。
经过分析可知，在脱气时间相同的情况下，随着脱气温度的升高，涂料释放甲苯的浓度呈指数增长，其增长速率可用图7中的拟合公式表示。
3.结语
上述结果表明，非金属材料释放甲苯浓度随脱气时间的延长而增长，在不同的温度下浓度增长的形式也不相同；随着温度的升高，非金属材料释放甲苯的浓度变化速率也将逐渐增大。通过计算，本实验所采用的非金属材料45℃脱气55天脱出甲苯的量相当于55℃和65℃时分别脱气10天和2天的量，由此可见材料的甲苯脱气存在等效原则[4]，即高脱气温度短脱气时间与低脱气温度长脱气时间等效，利用此原理，对甲苯脱气量超标而又必须使用的材料进行高温短时间预脱气处理，可达到良好的效果。所以，密闭条件下的非金属材料脱出甲苯气体浓度有一定的规律性，探讨并利用这些规律有助于防止和减少密闭环境中甲苯的污染。
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